Электроснабжение цеха

 

 

Периодическая составляющая тока короткого замыкания в сетях напряжения до 1000 В всегда больше чем в сетях напряжения до 1000 В.

 

 

 

 

11. Выбор электроаппаратуры  на подстанцию.

 

Электроаппараты, изоляторы, токоведущие устройства работают в условиях эксплуатации в трёх основных режимах: длительном, в режиме перегрузки, в режиме короткого замыкания.

В длительном режиме надёжная работа аппаратов, изоляторов и токоведущих  частей обеспечивается правильным выбором  их по номинальному напряжению и номинальному току.

В режиме перегрузки надёжная работа электроаппаратов обеспечивается ограничением значения и длительности повышения тока или напряжения в таких пределах, в которых гарантируется нормальная работа электроустановок.

В режиме короткого замыкания надёжная работа аппаратов обеспечивается соответствием выбранных параметров, условиям термической и электродинамической стойкости к токам короткого замыкания.

При выборе электроаппаратов необходимо учитывать места их установки, условий окружающей среды, а так же предусмотреть выбор аппарата при тяжёлых, но реальных условиях. При выборе высоковольтных выключателей, предохранителей, автоматических выключателей добавляется условие выбора их по отключающей способности.

 

11.1 Выбор высоковольтного выключателя.

 

Параметр выбора	Формула выбора
1. Номинальное напряжение Uн.а;кВ 2. Номинальный ток I н.а; А. 3. Действующее значение тока к.з. Iк.з.а; кА 4. Допустимый ударный ток iy.а; кА 5. Мощность отключения Sк.з.а; МВа	Uн.а = Uн.у            10=10          I н.а ≥ Iр.у            30 ≥ 29.3         Iк.з.а≥ I"у                ≥5.7           iy.а≥iy.у                 ≥ 14.4         Sк.з.а≥ Sк.з.у            200 ≥57

 

Выбираем выключатель ВНПз – 16УЗ

 

11.2 Выбор предохранителей.

 

Параметр выбора	Формула выбора
1. Номинальное напряжение Uн.а;кВ 2. Номинальный ток I н.а; А. 3. Ток отключения Iотк.а; кА. 4. Мощность отключения Sотк.а; МВа	Uн.а = Uн.у            10=10        I н.а ≥ Iр.у          30 ≥ 29.3      Iотк.а≥ I"у               ≥5.7        Sк.з.а≥ Sк.з.у            200 ≥57

 

11.3 Выбор проходных  изоляторов.

     Изоляторы на подстанцию выбирают по номинальному напряжению, по номинальному току и проверяют на разрушающие усилия в режиме короткого замыкания.

 

Параметр выбора	Формула выбора
1. Номинальное напряжение Uн.а;кВ 2. Номинальный ток  проходных изоляторов I н.а; А. 3. Допустимое усилие  на изоляторе Fдоп.а; кчС	Uн.а = Uн.у            10=10        I н.а ≥ Iр.у          160 ≥ 29.3   Fдоп.а≥F расч.у.,где Fдоп.а = 60% от разруш на изолят F расч.у. = 1.76 10 ¯ ² * i²y.у*ℓ/а где ℓ - это расстояние между изоляторами которое при расчётах можно принять ℓ -1000÷3000мм а – это расстояние между фазами а - 100÷300мм Fдоп.а = 0.6*180 = 108кг*С F расч.у. = 1.76 *10 ¯²*14.4²*100/10 = 36.5кг*С 108≥36.5

 

Выбираем проходной  изолятор марки ПК – 10/160-180

 

 

11.4 Выбор шин.

Сечение шин выбирают по длительно допустимой нагрузке и  проверяют на электродинамическую  и термическую стойкость к   токам короткого замыкания.

Параметр выбора	Формула выбора
1. Длительно допустимая  токовая нагрузка Iдоп.а; А 2. Проверка на электродинамическую устойчивость - механическое напряжение в шинах Ϭдоп.а; кг. с/см²	I доп.а ≥ Iр.у    630   ≥556   доп. а≥Ϭрасч. у Ϭдоп. а на алюм. шины=650кгС/см ² Ϭрасч. у=1.76* i²y.у*ℓ²/а*W*10¯³ где W=0.17*n*b*h²[см³] где n-число полос в пакете шин b - толщина шины h-ширина шины W=0.17*1*0.5*5²=2.1см³ Ϭрасч.у=1.76*10.8²*100²/ 10*2.1*10¯³=97.8 650≥97.8

 

Выбираем алюминиевые  шины сечением 50*5 мм²

 

11.5 Выбор автоматических выключателей.

Выбирают по номинальному напряжению, и номинальному току, проверяют по отключающей способности.

 

Параметр выбора	Формула выбора
1. Номинальное напряжение Uн.а;кВ 2. Номинальный ток I н.а; А. 3. Отключающая способность Iотк.а; кА.	Uн.а = Uн.у            0.4 = 0.4  Iр.у   ≥ Iр.у   630≥556                          Iотк.а≥ I"у           70  ≥5.7

 

Выбираем автоматический выключатель марки ВА55-Р39.

 

11.6 Выбор трансформатора  тока.

Трансформаторы тока на цеховую ТП выбирают по номинальному напряжению, по номинальному первичному току, по классу точности.

Параметр выбора	Формула выбора
1. Номинальное напряжение Uн.а;кВ 2. Номинальный первичный  ток I н.1.а; А. 3. Класс точности	Uн.а ≥ Uн.у    0.66 ≥0.4    I н.1.а ≥ Iр.у              ≥            1.0

 

12. Выбор релейной  защиты автоматики систем электроснабжения (РЗА СЭС).

 

12.1 В электрических сетях промышленных предприятий возможно возникновение повреждений нарушающих нормальную работу электроустановок. Наиболее распространёнными и опасными видами повреждений являются к. з; к анормальным режимам работы относятся режимы перегрузки. Повреждение и анормальные режимы могут привести к аварии всей системы электроснабжения либо её части, сопровождающейся определённым недоотпуском электроэнергии, разрушением основного электрооборудования.

Предотвратить возникновение  аварии можно путём быстрого отключения повреждённого элемента или участка сети. Для этой цели электроустановки снабжают автоматически действующими - релейной защитой, которая является основным видом противоаварийной автоматики. При повреждениях цепи, таких как к.з., ошибочные действия обслуживающего персонала, глубокие понижения напряжения, релейная защита выявляет повреждённый участок и отключает его, воздействуя на коммутационные аппараты. При анормальных режимах; не длительные перегрузки, ухудшение состояния трансформаторного масла, замыкание одной фазы на землю в сетях с изолированной нейтралью, релейная защита действует на сигнал, предупреждающий постоянно обслуживающий персонал подстанции о неисправностях в режиме работы электрооборудования подстанции.

Выбор защиты трансформаторов  зависит от мощности, назначения, места установки, эксплуатационного режима трансформаторов. Для защиты трансформаторов при их повреждении и сигнализации о нарушениях в нормальных режимах работы могут применяться следующие типы защиты: ДТЗ, МТЗ, ТО, газовая защита и защита выключателями в комплекте с предохранителями.

Защита трансформаторов  цеховых подстанций в основном зависит от мощности установленных трансформаторов.

• Для защиты трансформаторов мощностью 1000 и 1600 кВа по стороне высокого напряжения помимо выключателя следует предусмотреть либо максимальную токовую защиту, либо токовую отсечку. Для защиты трансформаторов от внутренних повреждений используют газовую защиту; по стороне низкого напряжения от однофазного к.з. на землю применяют защиту, построенную на автоматических выключателях.
• Для защиты трансформаторов мощностью от 100 до 630 кВа по стороне высокого напряжения следует применять выключатель нагрузки в комплекте с предохранителем; по стороне напряжения осуществляется автоматическими выключателями; от внутренних повреждений применяют газовую защиту, построенную на газовых реле типа РГЧЗ.

Для защиты силовых трансформаторов подстанции кабельного цеха ОАО «СВЭМ» по стороне высокого напряжения используем выключатель нагрузки ВНПз-16УЗ с предохранителями. По стороне низкого напряжения для защиты от однофазных к.з. на землю применяем автоматические выключатели марки ВА55-Р39, контроль режима работы оборудования выполняется трансформаторами тока типа ТК-20, установленными на подстанции. Защита от внутренних повреждений трансформаторов выполняется газовой защитой, основанной на газовых реле типа РГЧЗ-66.

12.2 Устройство автоматизации осуществляет автоматическое управление схемы электроснабжения предприятия в нормальном и аварийном режимах. Применение автоматизации позволяет обеспечить длительное, нормальное функционирование СЭС, в  кратчайший срок ликвидировать аварию, обеспечить высокую

надёжность электроснабжения, простоту схем, сократить расходы  на обслуживание, обнаруживать повреждённые участки с минимальными затратами.

На подстанциях промышленных предприятий нашли применение следующие  устройства автоматизации: АВР –  автоматическое выключения резерва; АПВ – автоматическое повторное включение; АЧР – автоматическая частотная разгрузка.

В сетях промышленных предприятий с раздельным питанием потребителей I и II категории широко применяются устройства АВР, которые повышают надёжность электроснабжения и сокращают время простоя электрооборудования.

АПВ осуществляет быстрое  повторное восстановление электроснабжения промышленных потребителей после кратковременных самоустраняющихся повреждений в электрической сети. Согласно ПУЭ АПВ обязательны на всех воздушных линиях и воздушных линиях с кабельными вставками.

АЧР, предназначена для  поддерживания постоянства частоты переменного тока путём отключения части не ответственных потребителей. Устройство АЧР должно устанавливаться на тех предприятиях, на которых возможно возникновение значительного дефицита активной мощности.

Автоматизация СЭС промышленных предприятий считается экономически целесообразной если дополнительные ежегодные затраты на неё меньше вероятного ущерба от простоя при нарушении электроснабжения.

На ТП кабельного цеха ОАО «СВЭМ» по стороне высокого напряжения не устанавливаем устройства сетевой автоматики, а по стороне низкого напряжения устанавливаем секционный автоматический выключатель.

 

13. Расчёт заземляющих  устройств.

 

Заземлением называется преднамеренное соединение металлических нетоковедущих частей, нормальных не находящихся под напряжением вследствие повреждения изоляции с землёй и её эквивалентом.

   Заземляют все  металлические части электрооборудования:  корпуса электрических машин, трансформаторов, аппаратов, светильников; каркасы щитов, шкафов, пультов управления; металлические конструкции ЛЭП, подстанций, распределительных устройств; броню металлической оболочки кабелей; вторичные обмотки измерительных трансформаторов.

Различают три вида заземления:

• защитное – гарантирующее безопасное обслуживание электроустановок;
• рабочее – обеспечивающее нормальную работу электрооборудования в выбранных режимах;
• грозозащитное – которое служит для защиты сооружений и электроустановок от атмосферных перенапряжений.

Заземление электрооборудования  выполняется с помощью заземляющего устройства состоящего из заземлителя и заземляющих защитных проводников. Заземлителем считается металлический проводник, находящийся в земле, а заземляющим защитным проводником называются металлические проводники, соединяющие заземляющие части электрооборудования с заземлителем.

Естественными зазаемлителями являются находящиеся в земле  металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, трубопроводы, свинцовые оболочки кабелей.

Искусственные заземлители  обычно выполняются из электродов соединённых на глубине 0.7 м. посредством сварки стальной полосой. Электроды длиной 2.5-3 м. изготавливают из угловой стали или из круглой стали диаметром 12 мм. длинной 5 метров. Соединительную полосу изготавливают из полосовой стали (40*4). Все соединения сети с заземлением выполняют на сварке. Каждый заземляющий элемент подключается к сети заземления отдельным ответвлением.

Расчёт заземляющих  устройств ведут методом коэффициента использования, принимая грунт однородным по глубине. Предполагаем сооружение контура заземления по периметру объекта проектирования. Роб. пр = 2*(а+b) [м]

                Роб. пр = 2*(72+42) = 228м., с расположением вертикальных заземлителей в качестве которых используем прутковый электрод диаметром 12 мм, и длиною 5 метров.

Метод погружения – ввёртывания. Верхние концы электродов должны быть приварены к горизонтальным электродам, в качестве которых используем стальные полосы сечением 40*4 мм.

13.1 Согласно ПУЭ сопротивление заземления промышленных электропотребителей напряжением 380 В. Должно быть равным     4 Ом. R3 = 4 Ом.

13.2 Определяем сопротивление естественных заземлителей Rе, это сопротивление измеряют путём замера его в конкретной установке. Для расчётов примем сопротивление равное 9 Ом.               Rе = 9 Ом., т.к. R3 < Rе, то необходимо сооружение контура искусственным заземлителем, сопротивление которых можно определить Rи = Rе *R3/ Rе -R3[ Ом]

Rи =9*3/9-4 = 5.4 Ом.

13.3 Определяем предварительную конфигурацию заземления с учётом размещения вертикальных заземлителей по контуру, причём расстояние между ними должно быть не менее их длины (не менее 5 метров). Определяем предварительное количество вертикальных стержней и длину горизонтального заземлителя.

ппред ≈Роб.пр./h[ шт.]; ℓг ≈ Роб.пр. [м.], где h – расстояние между вертикальными стержнями.

ппред ≈228/5 = 45.6

13.4 Определяем сопротивление одного вертикального стержня

Rо.в. = Км* 0.366* ρрасч.в/ℓ*( ℓq2 ℓ/d+ ½ ℓq4t+ ℓ/4t- ℓ) [ Ом.], где Км – коэф-т сезонности (выбрать для третьей климатической зоны)

ρрасч.в – расчётное удельное сопротивление грунта [ Ом.м]

  - длина стержня [м.]